并发编程面试题2

一、AQS高频问题：

1.1 AQS是什么？

AQS是一个抽象队列同步器（Abstract Queued Synchronizer），本质是一个抽象类。

AQS中有一个核心属性state，其次还有一个双向链表以及一个单向链表。

• state是基于volatile修饰，再基于CAS修改，同时可以保证三大特性（原子性、可见性、有序性）。
• 双向链表由Node对象组成。
• Condition内部类中提供了一个由Node对象组成的单向链表。

AQS是JUC下大量工具的基础类，很多工具都基于AQS实现，比如Lock锁、CountDownLatch、Semaphore、线程池等等。

state是啥：state是一个int类型的数值，表示同步状态，具体状态由子类实现。

condition和单向链表是啥：sync提供了wait方法和notify方法，Lock锁也需要实现这种机制，Lock锁基于AQS内部的Condition实现了await和signal方法（对标sync的wait和notify）。

sync在线程持有锁时，执行wait方法，会将线程扔到WaitSet等待池中排队，等待唤醒；Lock在线程持有锁时，执行await方法，会将线程封装为Node对象，扔到Condition单向链表中，等待唤醒。

Condition在做了什么：将持有锁的线程封装为Node扔到Condition单向链表，同时挂起线程。如果线程唤醒了，就将Condition中的Node扔到AQS的双向链表等待获取锁。

1.2 唤醒线程时，AQS为什么从后往前遍历？

如果线程没有获取到资源，就需要将线程封装为Node对象，安排到AQS的双向链表中排队，并且可能会挂起线程。

在唤醒线程时，head节点的next是第一个要被唤醒的。如果head的next节点取消了，AQS的逻辑是从tail节点往前遍历，找到离head最近的有效节点。

为了理解这个问题，需要了解一个Node对象是如何添加到双向链表中的。基于addWaiter方法，先将当前Node的prev指向tail节点，再将tail指向当前节点，再让prev节点指向当前节点。如下图所示，如果只执行到第二步，Node加入到AQS队列中，但从prev节点往后找不到当前节点。

1.3 AQS为什么用双向链表？

因为AQS中存在取消节点的操作，节点被取消后，需要从AQS的双向链表中断开连接并保证链表的完整性：

• 需要将prev节点的next指针指向next节点。
• 需要将next节点的prev指针指向prev节点。

如果是单向链表，需要遍历整个链表才能完成上述操作，浪费资源。

1.4 AQS为什么要有一个虚拟的head节点？

有一个哨兵节点更方便操作。另一个原因是AQS内部每个Node都有一些状态，这些状态不仅针对自己，还针对后续节点：

• 1：当前节点取消。
• 0：默认状态。
• -1：当前节点的后继节点挂起。
• -2：当前节点在Condition队列中（await将线程挂起）。
• -3：当前是共享锁，唤醒时后续节点依